CN105203283B - 局部流速增大立管束空间布置可变的涡激振动试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种局部流速增大立管束空间布置可变的涡激振动试验装置，包括多个海洋立管模型、横向试验支持架、拖车、应变采集仪和计算机，所述横向试验支持架的主体横梁的一端外侧设有多根拉力固定轴；所述海洋立管模型与拉力固定轴之间连接有钢丝绳，所述海洋立管模型的中部设有流速增大装置，所述流速增大装置包括流速增大罩和支持柱，所述流速增大罩包括按水流方向顺次布置的增速段和稳流段，所述增速段的进水端与出水端的面积比为该流速增大装置所要增大的流速倍数；本发明能够模拟局部增大来流，对深海张紧式立管束开展试验研究，探究局部增大来流条件下深海立管束涡激振动发生机理及抑制措施，为工程实际提供参考和借鉴。

Description

局部流速增大立管束空间布置可变的涡激振动试验装置

技术领域

本发明涉及的是一种海洋工程技术领域的试验装置，具体地说，涉及的是一种局部流速增大立管束空间布置可变的涡激振动试验装置。

背景技术

随着经济迅速发展，生产力的提高，能源消耗越来越大，我国由原来的石油出口国变为进口国。石油已成为制约我国经济发展的瓶颈，海洋石油开发是世界能源开发的重要领域。立管系统是深海石油开采系统中不可缺少的关键部分。立管连接了海底油气田和海上作业平台，使海上作业平台可以进行钻探、导液、导泥等工作。随着油气开采向深海进军，立管的作业水深也越来越大，在深水区域，波浪和海面船体运动对立管造成的损伤逐渐减弱，但海流成为了造成立管损伤的主要因素。海流的作用水深范围很大，当海流经过海洋立管时，立管后缘将产生交替的漩涡脱落，当漩涡脱落频率与立管自振频率相近时，立管的振动将迫使漩涡脱落频率固定在立管自振频率附近，从而发生“锁定”现象。另外海洋立管并不是单独作业，在实际的工程应用中，多根立管会组成立管束共同作业，不同立管的涡激振动会产生相互影响，因此探究多根立管涡激振动具有重要的理论和现实意义。

在实际的海洋工程环境，不仅立管轴向与来流垂直方向存在一定倾角，同时从海平面到海底整个深度范围内的流速截面并不是一成不变的，例如墨西哥湾或者中国南海的深水区域，一般表层300米的范围内平均流速是300-800米水深的4到5倍，是800米水深以下的20倍以上，存在局部流速增大的区域。

研究存在局部流速增大来流条件的立管束涡激振动的最可靠和最有效的手段是模型试验。通过模型试验，可以比较全面的了解立管束涡激振动主要特征，以及采用何种方式的抑制措施对立管束涡激振动进行抑制。然而，经过对现有的技术文献调研发现，国内外立管束涡激振动试验研究非常少，主要原因缺乏必要的试验设备。学术界对于如何设计试验装置、如何实现局部流速增大，如何实现多根立管的排布方式，如何能够实现简单、高效的调整不同的立管束排布方式等还存在诸多未知。

发明内容

本发明针对局部流速增大来流海洋立管束涡激振动试验研究存在的难点和不足，提供了研究局部流速增大来流海洋立管束涡激振动或涡激振动抑制的试验装置，能够模拟局部增大来流，对深海张紧式立管束开展试验研究，探究局部增大来流条件下深海立管束涡激振动发生机理及抑制措施，为工程实际提供参考和借鉴。

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种局部流速增大立管束空间布置可变的涡激振动试验装置，包括多个海洋立管模型、横向试验支持架、拖车、应变采集仪和计算机，所述海洋立管模型的一端设有第一端部支撑装置，所述海洋立管模型的另一端设有第二端部支撑装置，所述第一端部支撑装置和第二端部支撑装置的顶部分别与所述横向试验支持架的两端连接，所述横向试验支持架固定于所述拖车的底部；所述海洋立管模型包括若干条导线和一薄壁铜管，所述导线的外径为0.3mm，所述导线为7芯导线，所述薄壁铜管的外径为8mm、壁厚为1mm；自所述薄壁铜管的外表面依次向外设有相互紧密接触的若干层热缩管和一层硅胶管，所述薄壁铜管与所述热缩管之间设有多片用于采集应变的应变片，所述应变片通过接线端子与所述导线相连，所述导线的两端与所述薄壁铜管的一端或分别与所述薄壁铜管的两端固定；所述薄壁铜管的一端通过销钉连接有第一圆柱接头，所述薄壁铜管的另一端通过销钉连接有第二圆柱接头；所述横向试验支持架包括主体横梁，所述主体横梁固定在所述拖车上；所述主体横梁的两侧分别与第一端部支撑装置和第二端部支撑装置连接；所述主体横梁上、在位于第二端部支撑装置连接端的外侧设有多根拉力固定轴；所述第一端部支撑装置包括竖直方向的第一支撑杆，所述第一支撑杆的顶部与所述主体横梁的一端连接，所述第一支撑杆的底部连接有第一支撑板，所述第一支撑板的内侧通过导流板固定螺丝连接有与所述第一支撑板平行的第一导流板，所述第一支撑板的中部设有转盘安装孔，所述转盘安装孔中固定有第一支撑板转盘，所述第一导流板上、在与所述第一支撑板转盘对应的位置设有导流板转盘安装孔，所述导流板转盘安装孔中固定有第一导流板转盘，所述第一导流板转盘与所述第一支撑板转盘的大小相同且位置对正，所述第一支撑板转盘与所述第一导流板转盘之间通过转盘固定螺丝连接；所述第一支撑板转盘和第一导流板转盘上均设有多个位置一一对应的通孔，所述通孔的数量和位置分别与试验时海洋立管模型的数量和安装位置相同，所述第一导流板转盘上的通孔为立管安装孔，每个立管安装孔内设有一个万向联轴节，所述万向联轴节的一端通过万向联轴节螺丝固定在第一支撑板转盘上，所述万向联轴节的另一端与一海洋立管模型中的第一圆柱接头连接；所述第二端部支撑装置包括竖直方向的第二支撑杆，所述第二支撑杆的顶部与所述主体横梁的另一端连接，所述第二支撑杆的底部连接有第二支撑板，所述第二支撑板的内侧通过导流板固定螺丝连接有与所述第二支撑板平行的第二导流板，所述第二支撑板的中部设有转盘安装孔，所述转盘安装孔中固定有第二支撑板转盘，所述第二导流板上、在与所述第二支撑板转盘对应的位置设有导流板转盘安装孔，所述导流板转盘安装孔中固定有第二导流板转盘，所述第二导流板转盘与所述第二支撑板转盘的大小相同且位置对正，所述第二支撑板转盘与所述第二导流板转盘之间通过转盘固定螺丝连接；所述第二支撑板转盘和第二导流板转盘上均设有多个位置一一对应的通孔，所述通孔的数量和位置分别与试验时海洋立管模型的数量和安装位置相同；所述第二导流板转盘上的通孔为立管安装孔，所述第二支撑板转盘的外侧设有多个滑轮，所述滑轮的个数与试验时安装的海洋立管模型的数量相同，所述第二支撑板转盘上位于每个滑轮的下方分别设有一钢丝绳过线孔，所述海洋立管模型的第二圆柱接头连接有一条钢丝绳，所述钢丝绳通过一钢丝绳过线孔后绕入第二支撑板转盘的一滑轮槽中，然后依次连接有拉力弹簧、拉力张紧器、拉力传感器，最后固定在主体横梁上的一根拉力固定轴上；所述钢丝绳和与之连接的海洋立管模型的轴线在同一平面内；所述导线和所述拉力传感器与所述应变采集仪联接，所述应变采集仪与所述计算机连接；所述海洋立管模型的中部设有流速增大装置，所述流速增大装置包括流速增大罩和支持柱，所述流速增大罩包括按水流方向顺次布置的增速段和稳流段，所述增速段呈喇叭形，所述增速段的进水端为喇叭形的大口端，所述增速段的出水端为喇叭形的小口端，所述稳流段的开口大小与喇叭形的小口端大小一致；所述增速段的进水端与出水端的面积比为该流速增大装置所要增大的流速倍数；所述稳流段设有用于所述海洋立管模型穿过的通孔；所述支持柱的顶端固定在横向试验支持架上，所述支持柱的顶部和中部分别焊接有连接板，所述连接板通过螺丝固定在所述横向试验支持架上，所述支持柱的底端与所述流速增大罩焊接；所述支持柱的中部两侧与所述横向试验支持架之间分别连接有斜拉钢丝绳，所述斜拉钢丝绳上连接有拉力张紧器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明设计了局部流速增大来流海洋立管束涡激振动试验装置，可实现更加贴近于海洋工程实际的局部增大来流条件，并可完成不同排布的立管束涡激振动试验研究，弥补了学术界在这方面的不足，同时本发明装置设计制作简单，安装方便，容易推广，造价低廉。试验时针对不同的立管束排布方式，通过调整两端支撑板转盘，大大提高了试验效率，优化了试验中多根立管模型的安装。是海洋立管束涡激振动研究必不可少的试验装置。

附图说明

图1是本发明中带流速增大装置并且可改变海洋立管束空间布置的涡激振动试验装置的结构示意图；

图2是本发明中横向试验支持架的俯视图；

图3是本发明中海洋立管模型两端的粗圆柱接头和细圆柱接头示意图；

图4是第一端部支撑装置结构示意图；

图5是第二端部支撑装置结构示意图；

图6是第一端部支撑板转盘结构示意图；

图7-1是第二端部支撑板转盘结构示意图；

图7-2是第二端部支撑板转盘旋转90度后结构示意图；

图8是第一、二导流板结构示意图；

图9是第一、二导流板转盘结构示意图；

图10是横向试验支持架与拖车相互位置的俯视图；

图11是本发明可实现的部分海洋立管束空间布置方式(更多种布置形式不再列出)；

图12是海洋立管模型示意图；

图13是流速增大装置的支持柱等结构主视图；

图14是流速增大装置的支持柱等结构侧视图；

图15-1是图1中流速增大罩的主视图；

图15-2是图1中流速增大罩的侧视图；

图15-3是图1中流速增大罩的俯视图。

图16是支持柱与流速增大罩的连接示意图。

图中：

1-海洋立管模型 2-第一、第二端部支撑装置 3-横向试验支持架

4-万向联轴节 5-第一圆柱接头 6-第二圆柱接头

7-销钉 8-薄壁铜管 9-拉力固定轴

10-滑轮 11-第一、第二支撑方柱 12-第一、第二支撑板

13-第一支撑板转盘 14-第二支撑板转盘 15-第一、第二导流板

16-第一、第二导流板转盘 17-立管安装孔 18-转盘连接孔

19-滑轮安装孔 20-钢丝绳过线孔 21-拖车

22-万向联轴节螺丝 23-固定板 24-角度孔

25-应变片 26-热缩管 27-硅胶管

28-导流板固定螺丝 29-加强架 30-弹簧

31-拉力张紧器 32-拉力传感器 33-转盘固定螺丝

34-钢丝绳 35-支持柱 36-连接板

37-钢丝绳固定螺母 38-流速增大装置 39-流速增大罩

40-增速段 41-稳流段 42-大圆孔

43-上下边壁 44-左右边壁

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。

如图1和图3所示，本发明是一套可局部增大流速并改变海洋立管束空间布置的涡激振动试验装置，包括海洋立管模型1、第一、第二端部支撑装置、横向试验支持架3、流速增大装置38、拖车21、应变采集仪和计算机，海洋立管模型1穿过流速增大罩39侧面的大圆孔42，其一端设有第一端部支撑装置2，所述海洋立管模型1的另一端设有第二端部支撑装置2，所述第一端部支撑装置2和第二端部支撑装置2的顶部分别与所述横向试验支持架3的两端连接，所述第二端部支撑装置2的顶部设有四根拉力固定轴9，所述横向试验支持架3固定于所述拖车21的底部，图10是横向试验支持架与拖车相互位置的俯视图。

所述海洋立管模型1，如图3所示，它包括若干条导线和一薄壁铜管8，所述导线的外径为0.3mm，所述导线为7芯导线，所述薄壁铜管8的外径为8mm、壁厚为1mm；自所述薄壁铜管8的外表面依次向外设有相互紧密接触的若干层热缩管和一层硅胶管27，所述薄壁铜管8与所述热缩管26之间设有多片用于采集应变的应变片25，如图12所示，所述应变片通过接线端子与所述导线相连，所述导线的两端与所述薄壁铜管8的一端或分别与所述薄壁铜管8的两端固定；所述薄壁铜管8的一端通过销钉7连接有第一圆柱接头5，所述薄壁铜管8的另一端通过销钉7连接有第二圆柱接头6。

如图1和图2所示，所述横向试验支持架3包括主体横梁，所述主体横梁的两侧连接第一、第二端部支撑装置2；所述第二端部支撑装置2的顶部设有四根拉力固定轴9；所述主体横梁的顶部连接在拖车21上；

如图4、图5、图7、图8、图9所示，所述第一端部支撑装置包括竖直方向的第一支撑方柱11，所述第一支撑方柱11的底部连接有第一支撑板12，所述第一支撑板12的内侧通过导流板固定螺丝28连接有与所述第一支撑板12平行的第一导流板15，所述第一导流板15上有加强架29，所述第一支撑板12中部开大圆孔，连接第一支撑板转盘13，所述第一导流板15与所述第一支撑板转盘13对应位置开与所述第一支撑板转盘15等大小的圆孔，所述第一支撑板转盘13开转盘连接孔18，所述第一支撑板转盘13通过转盘固定螺丝33连接第一导流板转盘16，第一导流板转盘16可与第一导流板15拼成一个平面。所述第一支撑板转盘13和第一导流板16转盘均开通孔。所述第一导流板转盘16上的通孔可作为立管安装孔17，孔内设有一个万向联轴节4，所述万向联轴节4的一端通过万向联轴节螺丝22固定在第一支撑板转盘13上，所述万向联轴节4的另一端与所述海洋立管模型中的第一圆柱接头5连接；

所述第二端部支撑装置2包括竖直方向的第二支撑方柱11，所述第二支撑方柱11的底部连接有第二支撑板12，所述第二支撑板12的内侧通过导流板固定螺丝28连接有与所述第二支撑板12平行的第二导流板15，所述第二导流板15上有加强架29，所述第二支撑板12中部开大圆孔，连接第二支撑板转盘14，所述第二导流板15与所述第二支撑板转盘14对应位置开与所述第二支撑板转盘14等大小的圆孔，所述第二支撑板转盘14开转盘连接孔18，所述第二支撑板转盘14通过转盘固定螺丝33连接第二导流板转盘16，第二导流板转盘16可与第二导流板15拼成一个平面。所述第二支撑板转盘14和第二导流板转盘16均开通孔。所述第二导流板转盘16的通孔可作为立管安装孔17，所述海洋立管模型第二圆柱接头6连接一条钢丝绳34，所述第二支撑板转盘14开有滑轮安装孔19和钢丝绳过线孔21，并安装滑轮10，钢丝绳34通过所述钢丝绳过线孔21，绕入第二支撑板转盘的滑轮10的槽中，连接弹簧30、拉力张紧器31、拉力传感器32，固定在拉力固定轴9上。

多个海洋立管模型1形成海洋立管束，海洋立管束空间位置通过位于每个海洋立管模型1两端的第一支撑板转盘和第二支撑板转盘上多个通孔的位置来确定。海洋立管束空间位置的变化通过所述第一和第二支撑板转盘13和14实现。第一和第二支撑板转盘13和14分别开转盘连接孔18通过转盘固定螺丝33连接第一和第二导流板转盘16。第一支撑板转盘13开圆孔，万向联轴节螺丝22一端穿入圆孔通过螺母固定在第一支撑板转盘13上，另一端连接万向联轴节4与海洋立管模型1相连，万向联轴节4固定支持在第一导流板转盘16的立管安装孔17中。第二支撑板转盘14后面开钢丝绳过线孔20和滑轮安装孔19，滑轮安装孔19为半月形，方便滑轮10旋转(因为，滑轮是与转盘固定的，当转盘转动时，滑轮就与地面不垂直了，安装孔为半月形是为了转盘转动后松动滑轮让滑轮在钢丝绳过线孔的正上方，并与地面垂直固定)。海洋立管模型1拥有第二圆柱接头6的一端支持在第二导流板转盘的立管安装孔17中。

所述第一支撑板转盘和第二支撑板转盘的外边缘均分别均布有8块径向固定板23，所述径向固定板上设有通孔，所述第一支撑板和第二支撑板上的转盘安装孔的内缘沿周向均布有24个固定孔(相邻两个固定孔24之间的夹角为15度)，通过螺丝将第一支撑板转盘和第一支撑板及第二支撑板转盘和第二支撑板分别固定。第一和第二导流板转盘16上可以开3个或4个排成一排的立管安装孔17，也可以开组成三角形的3个立管安装孔17或组成矩形的4个立管安装孔17(根据所模拟的海洋立管束的空间位置开相应位置的立管安装孔17)。海洋立管束轴向与来流方向的夹角通过调整第一支撑板转盘和第二支撑板转盘的安装位置来确定，以4根并排排列的海洋立管束为例，若海洋立管束的排成的直线与来流方向的夹角为0度时为初始位置，要想使海洋立管束排成的直线与来流方向的夹角为90度，只需要卸下固定板23和角度孔24之间的螺丝，同时将第一和第二支撑板转盘13和14旋转90度，重新用螺丝将固定板23固定在角度孔24上。此时第二支撑板转盘后面的滑轮10由于转盘旋转了90度，滑轮10的槽与地面并不垂直，需要松开滑轮安装孔19中固定滑轮10的螺丝，将滑轮10沿滑轮安装孔19旋转至与地面垂直位置重新固定。滑轮10的旋转如图7-1和7-2所示。

图11显示了部分本装置可实现的海洋立管束空间位置布置图，改变第一和第二导流板转盘16中立管安装孔17的数目和位置可实现多种多样的海洋立管的空间布置情况。

如图13和14所示。设置在所述海洋立管模型1中部的流速增大装置38包括流速增大罩39和支持柱35，支持柱35采用扁钢制作，所述支持柱35的顶部和中部分别焊接有连接板36，所述连接板36通过螺丝固定在所述横向试验支持架3上，从而将支持柱35固定在横向试验支持架3上，所述支持柱35的底端与流速增大罩39通过焊接连接；支持柱35下部截面为翼型，其中下部两侧与所述横向试验支持架3之间分别设有斜拉的钢丝绳，斜拉的钢丝绳上连接有拉力张紧器31，即在支持柱35的中下部两侧各设有一个钢丝绳连接螺母37，如图13所示，钢丝绳可以穿该螺母孔中连接拉力张紧器31后并与横向试验支持架3相连，通过调节所述支持柱35两侧的拉力张紧器31的张力可以调整支持柱35的垂直度，并使流速增大装置38稳固。所述流速增大罩39包括按水流方向顺次布置的增速段40和稳流段41，所述增速段40呈喇叭形，该流速增大罩39由上下边壁43和左右边壁43围成，所述增速段40的进水端为喇叭形的大口端，所述增速段40的出水端为喇叭形的小口端，所述稳流段41的开口大小与喇叭形的小口端大小一致；所述增速段40的进水端与出水端的面积比为该流速增大装置38所要增大的流速倍数；所述稳流段41设有用于所述海洋立管模型1穿过的大圆通孔；所述海洋立管模型1穿过流速增大罩39左右边壁44的大圆通孔42，确保管件振动不会触碰流速增大罩39。

如图15-1、15-2、15-3所示，所述流速增大罩39前后不封口，有上下边壁43和左右边壁44，其侧视图为喇叭形，流速增大罩39内部流体，按水流流过的顺序，依次为增速段40和稳流段41，增速段40流速增大罩39截面向内收缩，稳流段41截面形状保持不变，水流经过增速段40速度增大至稳流段41发展稳定，流速增大罩39沿管件轴向方向的左右边壁44开大圆孔42(所有海洋立管模型均穿过一个流速增大罩，大圆通孔可以开的大一点，可以容纳所有的海洋立管模型)，确保管件振动不会触碰流速增大罩39。管件模型距流速增大罩39的上下边壁43，前后边缘30倍管径以上，增速段40的进口面积和出口面积之比由试验所要增大的流速倍数、现场试验条件协调决定。

本发明中的部分测量分析系统包括：电阻应变片、接线端子、导线、拉力传感器、接线装置、应变采集仪和计算机等构成。电阻应变片连接接线端子，接线端子连接导线，导线连接应变采集仪，拉力传感器连接应变采集仪，应变采集仪连接电子计算机。导线从管道模型的一侧全部引出。另一侧没有导线引出，这么做的目的是方便与采集仪连接。

以下介绍本发明的制作、安装和试验过程：在试验前，先根据拖曳水池的尺度，拖车的速度，试验工况的具体情况和试验的经济性，确定海洋立管模型1的具体尺度。根据海洋立管模型1的尺度、拖车21的尺度以及试验工况的具体情况和经济性，确定横向试验支持架3、流速增大装置38，第一和第二端部支撑装置2的材料和尺度。制作海洋立管模型1、横向试验支持架3、流速增大装置38、第一、第二端部支撑装置2这些装置。测量分析系统的各仪器设备可取相应市场购买。

海洋立管模型1其制造过程如下：取外径为8mm、壁厚为1mm的薄壁铜管，在平台平面上沿薄壁铜管的轴线方向划出前后相对，上下相对的四条平行线，确定应变片的粘贴位置。将薄壁铜管的两端分别装上(较为粗的第一圆柱接头和(较为细的第二圆柱接头。去除应变片粘贴位置铜管表面的氧化层，粘贴应变片，前后应变片互成一对，上下应变片互成一对，均采用半桥接法，并通过接线端子连接导线，其中，用薄胶带将应变片同接线端子连接的金属细丝与铜管表面隔开，以实现绝缘，在应变片粘贴处涂适量硅橡胶，以达到保护和防水的目的，引出各位置的导线至薄壁铜管的一端或两端并用薄胶带将导线沿铜管轴线方向固定，然后在铜管外侧套上若干层热缩管(使其外表面与硅胶管内表面紧密接触，在热缩管外侧套上一层硅胶管。

根据试验工况，确定立管安装孔17的数目和排布位置，开相应的立管安装孔17，将横向试验支持架3，第一和第二端部支撑装置2安装好，选择立管安装孔17，将多根海洋立管模型1两端固定在第一、第二端部支撑装置2上。如图16所示，将流速增大装置38通过支持柱35固定在横向试验支架上，支持柱35与横向试验支架3通过连接板36用螺丝相连，支持柱35两侧焊接有两个钢丝绳连接螺母37，钢丝绳可以连接钢丝绳连接螺母37和拉力张紧器31，并固定在横向试验支持架3上。通过调整拉力张紧器的大小来调整支持柱35的垂直度，并使支撑加固。将海洋立管模型1穿过流速增大罩39的大圆孔42，其一端或两端引出的导线沿第一或第二端部支撑装置2延伸至横向试验支持架3的一端或分别沿第一和第二端部支撑装置2延伸至横向试验支持架3的两端。

将上述连接好的海洋立管模型1、横向试验支持架3和第一、第二端部支撑装置2吊入拖曳水池中，让其漂至拖车底部，用拖车上部的吊机将其吊起，安装在拖车上。调节拉力张紧器31使端部拉力达到试验工况所需的大小。横向试验支持架3一端或两端的导线作为拉力传感器与采集系统的应变采集仪的连接，应变采集仪连接计算机，计算机内部安装有相应的数据采集分析软件。

整个装置安装完毕后，进行调试。调试完毕后，可按工况及试验技术要求进行试验。

当一种海洋立管束空间位置结束时，卸下固定板23和角度孔24之间的螺丝，同时将第一和第二支撑板转盘13和14旋转至下一工况的位置，重新用螺丝将固定板23固定在角度孔24上。然后将第二支撑板转盘后面的滑轮10沿滑轮安装孔19旋转至与地面垂直的位置重新固定。重复上述步骤开始下一工况的试验。

最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或者局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围之中。

Claims (6)

1.一种局部流速增大立管束空间布置可变的涡激振动试验装置，包括海洋立管模型(1)、横向试验支持架(3)、拖车(21)、应变采集仪和计算机；

所述海洋立管模型(1)的一端设有第一端部支撑装置，所述海洋立管模型(1)的另一端设有第二端部支撑装置，所述第一端部支撑装置和第二端部支撑装置的顶部分别与所述横向试验支持架(3)的两端连接，所述横向试验支持架(3)固定于所述拖车(21)的底部；

所述海洋立管模型(1)包括若干条导线和一薄壁铜管(8)，所述导线的外径为0.3mm，所述导线为7芯导线，所述薄壁铜管(8)的外径为8mm、壁厚为1mm；自所述薄壁铜管(8)的外表面依次向外设有相互紧密接触的若干层热缩管(26)和一层硅胶管(27)，所述薄壁铜管(8)与所述热缩管(26)之间设有多片用于采集应变的应变片(25)，所述应变片(25)通过接线端子与所述导线相连，所述导线的两端与所述薄壁铜管(8)的一端或分别与所述薄壁铜管(8)的两端固定；所述薄壁铜管(8)的一端通过销钉(7)连接有第一圆柱接头(5)，所述薄壁铜管(8)的另一端通过销钉(7)连接有第二圆柱接头(6)；

所述横向试验支持架(3)包括主体横梁，所述主体横梁的两侧分别与第一端部支撑装置和第二端部支撑装置连接；所述主体横梁的顶部设有槽钢，所述拖车(21)支撑在槽钢上；

其特征在于：

所述主体横梁上、在位于第二端部支撑装置连接端的外侧设有多根拉力固定轴(9)；

所述第一端部支撑装置包括竖直方向的第一支撑杆，所述第一支撑杆的顶部与所述主体横梁的一端连接，所述第一支撑杆的底部连接有第一支撑板，所述第一支撑板的内侧通过导流板固定螺丝连接有与所述第一支撑板平行的第一导流板，所述第一支撑板的中部设有转盘安装孔，所述转盘安装孔中固定有第一支撑板转盘(13)，所述第一导流板上、在与所述第一支撑板转盘(13)对应的位置设有导流板转盘安装孔，所述导流板转盘安装孔中固定有第一导流板转盘，所述第一导流板转盘与所述第一支撑板转盘的大小相同且位置对正，所述第一支撑板转盘与所述第一导流板转盘之间通过转盘固定螺丝连接；所述第一支撑板转盘和第一导流板转盘上均设有多个位置一一对应的通孔，所述通孔的数量和位置分别与试验时海洋立管模型的数量和安装位置相同，所述第一导流板转盘上的通孔为立管安装孔，每个立管安装孔内设有一个万向联轴节(4)，所述万向联轴节(4)的一端通过万向联轴节螺丝(22)固定在第一支撑板转盘上，所述万向联轴节(4)的另一端与一海洋立管模型(1)中的第一圆柱接头(5)连接；

所述第二端部支撑装置包括竖直方向的第二支撑杆，所述第二支撑杆的顶部与所述主体横梁的另一端连接，所述第二支撑杆的底部连接有第二支撑板，所述第二支撑板的内侧通过导流板固定螺丝连接有与所述第二支撑板平行的第二导流板，所述第二支撑板的中部设有转盘安装孔，所述转盘安装孔中固定有第二支撑板转盘(14)，所述第二导流板上、在与所述第二支撑板转盘(14)对应的位置设有导流板转盘安装孔，所述导流板转盘安装孔中固定有第二导流板转盘，所述第二导流板转盘与所述第二支撑板转盘的大小相同且位置对正，所述第二支撑板转盘与所述第二导流板转盘之间通过转盘固定螺丝连接；所述第二支撑板转盘和第二导流板转盘上均设有多个位置一一对应的通孔，所述通孔的数量和位置分别与试验时海洋立管模型的数量和安装位置相同；所述第二导流板转盘上的通孔为立管安装孔，所述第二支撑板转盘的外侧设有多个滑轮(10)，所述滑轮(10)的个数与试验时安装的海洋立管模型的数量相同，所述第二支撑板转盘上位于每个滑轮(10)的下方分别设有一钢丝绳过线孔，所述海洋立管模型的第二圆柱接头(6)连接有一条钢丝绳(34)，所述钢丝绳(34)通过一钢丝绳过线孔后绕入第二支撑板转盘的一滑轮槽中，然后依次连接有拉力弹簧(30)、拉力张紧器(31)、拉力传感器(32)，最后固定在主体横梁上的一根拉力固定轴(9)上；所述钢丝绳和与之连接的海洋立管模型的轴线在同一平面内；所述导线和所述拉力传感器与所述应变采集仪联接，所述应变采集仪与所述计算机连接；

所述海洋立管模型(1)的中部设有流速增大装置(38)，所述流速增大装置(38)包括流速增大罩(39)和支持柱(35)，所述流速增大罩(39)包括按水流方向顺次布置的增速段(40)和稳流段(41)，所述增速段(40)呈喇叭形，所述增速段(40)的进水端为喇叭形的大口端，所述增速段(40)的出水端为喇叭形的小口端，所述稳流段(41)的开口大小与喇叭形的小口端大小一致；所述增速段(40)的进水端与出水端的面积比为该流速增大装置(38)所要增大的流速倍数；

所述稳流段(41)设有用于所述海洋立管模型(1)穿过的通孔；所述支持柱(35)的顶端固定在横向试验支持架(3)上，所述支持柱(35)的顶部和中部分别焊接有连接板(36)，所述连接板(36)通过螺丝固定在所述横向试验支持架(3)上，所述支持柱(35)的底端与所述流速增大罩(39)焊接；所述支持柱(35)的中部两侧与所述横向试验支持架(3)之间分别连接有斜拉钢丝绳，所述斜拉钢丝绳上连接有拉力张紧器。

2.根据权利要求1所述局部流速增大立管束空间布置可变的涡激振动试验装置，其特征在于，多个海洋立管模型(1)形成海洋立管束，海洋立管束空间位置通过位于每个海洋立管模型(1)两端的第一支撑板转盘和第二支撑板转盘上多个通孔的位置来确定。

3.根据权利要求1所述局部流速增大立管束空间布置可变的涡激振动试验装置，其特征在于，所述第一支撑板转盘和第二支撑板转盘的外边缘均分别均布有8块径向固定板(23)，所述径向固定板上设有通孔，所述第一支撑板和第二支撑板上的转盘安装孔的内缘沿周向均布有24个固定孔，通过螺丝将第一支撑板转盘和第一支撑板及第二支撑板转盘和第二支撑板分别固定。

4.根据权利要求3所述局部流速增大立管束空间布置可变的涡激振动试验装置，其特征在于，海洋立管束轴向与来流方向的夹角通过调整第一支撑板转盘和第二支撑板转盘的安装位置来确定。

5.根据权利要求1所述局部流速增大立管束空间布置可变的涡激振动试验装置，其特征在于，所述第一导流板和第二导流板均为塑料板，所述第一导流板和所述第二导流板上分别设有加强架。

6.根据权利要求1所述局部流速增大立管束空间布置可变的涡激振动试验装置，其特征在于，第二支撑板转盘上的滑轮的安装孔为半月形，以方便滑轮旋转。